CN110699588A - 一种从氧化铁直接制备薄带钢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种从氧化铁直接制备薄带钢的方法,按以下步骤进行:将铁含量大于71.5%的超级铁精矿粉/氧化铁粉和有机粘结剂按配比称量在混料机中混合30‑60min制粒,再依次经初轧制并卷取、经还原并多次轧制卷取,最终依次进行二次烧结、光亮热处理及精整并卷取,制得薄带钢。本发明整个生产过程没有炼铁、炼钢、热轧钢、酸洗、碱洗等生产过程,众所周知,炼铁、炼钢等过程都要达到高温1600℃左右才能进行,且炼铁、炼钢、轧钢、酸洗、碱洗污染十分严重。而本方法采用H2和/或CO气体还原,温度最高1200℃左右,实现三废超低或0排放,体现出本方法较传统钢铁冶金及钢铁粉末轧制工艺更简短、更环保、更节能。

Description

一种从氧化铁直接制备薄带钢的方法
技术领域
本发明涉及一种从氧化铁直接制备薄带钢的方法。
背景技术
国内外现状和发展概况:随着我国工业2025的发展需要,各产业生产设备的不断改进以及汽车、高铁、通讯、机电工程、自动化设备、建筑工程等领域产业的快速发展,给钢铁等行业带来了广阔的市场,我国钢铁产能已超过8亿吨,带钢产能也达钢铁产能50%以上。
在钢铁企业的传统带钢生产中中,必须有几个关键工序:烧结--焦化--高炉炼铁--转炉炼钢--连铸-加热--开坯热轧--连轧--酸洗--轧制-碱洗-热处理--卷取--。烧结--焦化--高炉--转炉炼钢----酸洗--碱洗工序是钢铁行业污染(废气,粉尘,废水)最严重的工序。根治这些污染(废气,粉尘,废水)是世界各国钢铁企业面临的重大而紧迫的任务。
目前热轧板厚度极限为0.8mm,有企业争取热轧0.6mm板,大多采用冷轧生产0.6mm以下的薄带钢。
探索新的炼铁--炼钢--轧钢工艺和装备,是当前各国钢铁企业研究的重点
虽然,钢铁粉末轧制法,也可以生产薄带钢,但是,采用的原料是金属粉末,不是氧化铁粉末。钢铁粉末通常釆用两种生产方法:一种是雾化法,一种是还原法。
雾化法:是将氧化铁粉经烧结--焦化--高炉--转炉炼钢---水/气雾化毛粉--脱水--干燥—H2中还原--粉碎--筛分--等工序制成金属粉末,或用废钢电炉熔化--精炼--水/气雾化毛粉--脱水--干燥—H2中还原--粉碎--筛分--等工序制成金属粉末。
还原法:是将氧化铁粉经装罐--隧道窑一次还原--粗破碎--细破碎--筛分(除尘)--H2中二次精还原--破碎--筛分等工序制成金属粉末。
显而易见,无论是雾化法和还原法,工序都很冗长,制粉过程有污柒。
本发明不用烧结--焦化--高炉炼铁--转炉炼钢----酸洗--碱洗等传统钢铁工艺和装备,也不需制成金属粉末。采用从氧化铁直接制备薄带钢的方法,形成一套以高纯超级铁精粉/氧化铁粉和H2为主要原材料,将高纯超级铁精粉/氧化铁粉和有机粘结剂--混合制粒--初轧制--卷取--H2还原--多次轧制--卷取—光亮热处理--精整--制取带钢。由于没有烧结--焦化--高炉炼铁--转炉炼钢----酸洗--碱洗及制粉等工序,可以大量减少粉尘和废气、废水,实现三废的超低或0排放。是一种非常环保的高效的超短流程制造薄带钢工艺。
发明内容
本发明的目的为了克服上述传统带钢生产中的烧结--焦化--高炉炼铁--转炉炼钢--连铸-加热—粗热轧--连轧--酸洗--轧制-碱洗的工序中,存在的制备工艺过程复杂、能耗多、成本高、作业环境恶劣的缺点,而提供一种从氧化铁直接制备薄带钢的方法,本发明从氧化铁直接制备薄带钢的方法是一种原创性的技术。本发明采用超级铁精粉/氧化铁粉和有机粘结剂--混合制粒--初轧制--卷取--H2还原--多次轧制--卷取—光亮热处理--精整--制取薄带钢,其带钢密度达7.74g/cm3,厚度<0.5mm。
本发明的技术方案为:
一种从氧化铁直接制备薄带钢的方法,其特征在于按以下步骤进行:
步骤1、原料制备:将铁含量大于71.5%的超级铁精矿粉/氧化铁粉和有机粘结剂原料按配比称量在混料机中混合30-60min制粒,其中以铁含量大于71.5%的超级铁精矿粉/氧化铁粉加入量为100%计,有机粘结剂加入量为超级铁精矿粉/氧化铁粉的0.5-1%;
步骤2、初轧制并卷取:将混好的原料在粉末立式轧机中按常规方法进行粉末轧制或温轧,料坯厚度控制在2-5.0mm并卷取,温轧温度为110-150℃;
步骤3、将料坯置于罩式炉中进行还原,制备超低C薄带钢罩式炉中介质采用分解氨75%H2+25%N2或H2气,制备含C薄带钢罩式炉中介质采用40%H2+35%CO+25%N2,还原温度为950-1200℃,还原时间为1-3小时;
步骤4、还原后的料坯在卧式轧机中进行1-N次轧制,料坯厚度控制在0.2mm-0.5mm并卷取,并对厚度和密度进行检测,密度控制在7.6g/cm3以上,N为大于2的自然数;
步骤5、将经过步骤4的料坯在罩式炉中依次进行二次烧结及光亮热处理,罩式炉中介质为:30%H2+70%N2,二次烧结温度为1100-1150℃,时间为1-2小时,光亮热处理温度为750--850℃,时间为1-2小时后随炉冷却至常温;
步骤6、将冷却至常温料坯在卧式轧机中按常规方法进行精整并卷取,制得薄带钢。
所述超级铁精矿粉的目数不小于150。
所述原料混合粒径小于2mm。
所述有机粘结剂为纤维素。
本发明解决了:
1.传统带钢生产中,烧结--焦化--高炉炼铁--转炉炼钢----酸洗--碱洗等工序冗长;
2.传统带钢生产中,需要热轧—冷轧系统工艺设备才能生产0.5mm以下的带钢;
3.传统带钢生产中产生大量粉尘和废气、废水对环境的严重污柒的难题,实现带钢生产中三废的超低或0排放;
4.传统带钢生产全程工艺设备投资高,生产成本高,导致产品价格也高;
5.传统带钢生产中,高炉炼铁--转炉炼钢等过程都要高温达到1600℃左右才能进行,进而设备维修量大,而本发明方法工序简短,最高温度为1200℃,显然需要的设备少设备维修量小,全流程容易实行自动化操作;
6.发明是一种非常环保的高效的超短流程制造薄带钢工艺。
本发明的创新点:
1.利用高纯铁含量大于71.5%目数不小于150目超级铁精矿粉/氧化铁粉和有机粘结剂混合制粒后有良好的轧制成形性能;
2.高纯铁含量大于71.5%的目数不小于150目超级铁精矿粉/氧化铁粉经75%H2+25%N2或H2气,或50%H2+25%CO+25%N2还原成新生态的海绵状高纯Fe带坯,新生态的海绵状高纯Fe带坯具有优良可压缩性,首先轧制时容易提高带坯密度;
3.工序简短,不需热轧系统工艺设备,采用多次轧制成致密化薄带,实现薄钢带的生产;
4.可方便地生产0.5mm以下的高纯Fe超低C带和含C钢薄钢带;
5.克服烧结--焦化--高炉炼铁--转炉炼钢----酸洗--碱洗等工序冗长,并产生大量粉尘和废气、废水对环境的严重污柒的难题,实现带钢生产中三废的超低或0排放;
6.工序简短,工艺最高温度为1200℃,显然需要设备少,全流程容易实行自动化操作,而传统带钢生产中,高炉炼铁--转炉炼钢等过程都要高温达到1600℃左右才能进行;
7.相对传统带钢生产流程投资省,生产成本低,可为企业大幅提高经济效益。
本发明整个生产过程没有烧结--焦化--高炉炼铁--转炉炼钢----酸洗--碱洗等生产过程,众所周知,高炉炼铁--转炉炼钢等过程都要高温达到1600℃左右才能进行,且污染十分严重。而本发明方法采用H2和/或CO还原,温度最高1200℃左右,体现出本发明方法较传统钢铁冶金工艺短,更环保,更节能。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
应用实例:
实例一:超低C薄带钢制备,如图1所示:
步骤1、原料制备:将含量99.8%高纯Fe2O3粉加入量100g、有机粘结剂纤维素1.0g,原料按配比称量在混料机中混合60min并制粒,粒径为1.5mm颗粒增加流动性;
步骤2、初轧制并卷取:将1.5mm颗粒的原料在粉末立式轧机中进行按常规方法进行轧制,带坯厚度控制在4.6-5.0mm,并卷取;初轧制薄带坯密度为5.3g/cm3
步骤3、将带坯置于罩式炉中进行初还原,罩式炉中介质为H2气,初还原温度为950℃,还原时间为3小时;
步骤4、还原后的带坯在卧式轧机中进行四次轧制,带坯厚度控制在0.35-0.41mm并卷取,四次轧制密度为均值7.73g/cm3
步骤5、将经过步骤4的带坯在罩式炉中依次进行二次烧结及光亮热处理,罩式炉中介质为:30%H2+70%N2,二次烧结温度为1100℃,时间为1.5小时,光亮热处理温度为850℃,时间为1.5小时后随炉冷却至常温;
步骤6、将冷却至常温料坯在卧式轧机中按常规方法进行精整并卷取,制得薄带钢。
超低C高纯铁薄带钢检测结果:
主要成份Fe99.93%C0.002%S0.002%P0.001%;密度为均值7.74g/cm3厚度0.35-0.41mm。
实例二.含C薄带钢制备,如图1所示:
步骤1、原料制备:将Fe含量72.1%的目数200目超级铁精矿粉加入量100g、有机粘结剂纤维素0.8g,原料按配比称量在混料机中混合40min并制粒,粒径1.5mm颗粒增加流动性;
步骤2、初轧制并卷取:将1.5mm颗粒的原料在粉末立式轧机中按温度110℃进行温压轧制,带坯厚度控制在3.2-3.5mm,并卷取;初轧制薄带坯密度为5.9g/cm3
步骤3、将带坯置于在罩式炉中进行初还原,罩式炉中介质为40%H2+35%CO+25%N2,初还原温度为1100℃,还原时间为2.0小时;
步骤4、还原后的带坯在卧式轧机中进行四次轧制,带厚度控制在0.32-0.38mm并卷取,四次轧制密度为7.74g/cm3
步骤5、将经过步骤4的带坯在罩式炉中依次进行光亮热处理,介质为:30%H2+70%N2,二次烧结温度为1130℃,时间为2.0小时,光亮热处理温度为750℃,时间为1小时后随炉冷却至常温;
步骤6、将冷却至常温料坯在卧式轧机中按常规方法进行精整并卷取,制得薄带钢。
含C薄钢带检测结果:主要成份Fe98.93%C0.22%S0.004%P0.003%;密度为7.74g/cm3厚度0.32-0.38mm。
实例三.含C薄带钢制备,如图1所示:
步骤1、原料制备:将Fe含量71.5%的目数150目超级铁精矿粉加入量100g、有机粘结剂纤维素0.5g,原料按配比称量在混料机中混合30min并制粒,粒径1.5mm颗粒增加流动性;
步骤2、初轧制并卷取:将1.5mm颗粒的原料在粉末立式轧机中进行按温度150℃进行温压轧制,带坯厚度控制在2.0-2.3mm并卷取;初轧制薄带坯密度为6.3g/cm3
步骤3、将带坯置于在罩式炉中进行初还原,罩式炉中介质为40%H2+35%CO+25%N2,初还原温度为1200℃,还原时间为1小时;
步骤4、还原后的带坯在卧式轧机中进行三次轧制,带厚度控制在0.20-0.28mm并卷取,三次轧制密度为7.76g/cm3
步骤5、将经过步骤4的带坯在罩式炉中依次进行光亮热处理,介质为:30%H2+70%N2,二次烧结温度为1150℃,时间为1.0小时,光亮热处理温度为780℃,时间为2小时后随炉冷却至常温;
步骤6、将冷却至常温料坯在卧式轧机中按常规方法进行精整并卷取,制得薄带钢。
含C薄钢带检测结果:主要成份Fe98.73%C0.25%S0.0032%P0.002%;密度为7.76g/cm3厚度0.20-0.28mm。

Claims (4)

1.一种从氧化铁直接制备薄带钢的方法,其特征在于按以下步骤进行:
步骤1、原料制备:将铁含量大于71.5%的超级铁精矿粉/氧化铁粉和有机粘结剂原料按配比称量在混料机中混合30-60min制粒,其中以铁含量大于71.5%的超级铁精矿粉/氧化铁粉加入量为100%计,有机粘结剂加入量为超级铁精矿粉/氧化铁粉的0.5-1%;
步骤2、初轧制并卷取:将混好的原料在粉末立式轧机中按常规方法进行粉末轧制或温轧,料坯厚度控制在2-5.0mm,并卷取,温轧温度为110-150℃;
步骤3、将料坯置于罩式炉中进行还原,制备超低C薄带钢罩式炉中介质采用分解氨75%H2+25%N2或H2气,制备含C薄带钢罩式炉中介质采用40%H2+35%CO+25%N2,还原温度为950-1200℃,还原时间为1-3小时;
步骤4、还原后的料坯在卧式轧机中进行1-N次轧制,料坯厚度控制在0.2mm-0.5mm并卷取,并对厚度和密度进行检测,密度控制在7.6g/cm3以上,N为大于2的自然数;
步骤5、将经过步骤4的料坯在罩式炉中依次进行二次烧结及光亮热处理,罩式炉中介质为:30%H2+70%N2,二次烧结温度为1100-1150℃,时间为1-2小时,光亮热处理温度为750--850℃,时间为1-2小时后随炉冷却至常温;
步骤6、将冷却至常温料坯在卧式轧机中按常规方法进行精整并卷取,制得薄带钢。
2.根据权利要求1所述的从氧化铁直接制备薄带钢的方法,其特征在于:所述超级铁精矿粉的目数不小于150。
3.根据权利要求1所述的从氧化铁直接制备薄带钢的方法,其特征在于:所述原料混合粒径小于2mm。
4.根据权利要求1所述的从氧化铁直接制备薄带钢的方法,其特征在于:所述有机粘结剂为纤维素。
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